生体適合性と抗菌性の相乗的なナノプラットフォームとしての汎用性の高いポリペプチド機能化プラズモニックペーパー

Versatile Polypeptide-Functionalized Plasmonic Paper as Synergistic Biocompatible and Antimicrobial Nanoplatform.

• Leopold Tie
• Mina Răileanu
• Mihaela Bacalum
• Irina Codita
• Ștefania Mădălina Negrea
• Costin Ștefan Caracoti
• Elena-Carmina Drăgulescu
• Andreea Campu
• Simion Astilean
• Monica Focsan

抄録

今日では、革新的なナノ材料やナノ構造の効率的な設計だけでなく、それらの機能性の向上に向けてますます密接に私たちを導くナノテクノロジーの進歩のおかげで、私たちは病原性疾患との戦いにおいて重要な資産から恩恵を受けることができます。ここでは、正に荷電した金ナノスフェリカル粒子を浸漬法で組み込んだWhatman論文に基づいて、汎用性の高い生体適合性プラズモニックナノプラットフォームを報告する。また、合成ポリペプチドであるRRWHRWWRWRR-NH2(P2)を用いて表面化学修飾を行い、金ナノスフェアーのプラズモニック応答とP2の発光信号を蛍光分光法でモニターすることで、プラズモニックナノプラットフォームの形態特性を明らかにした。また、機能化されたプラズモニック紙は、殺菌濃度でBJ線維芽細胞ヒト細胞に対して非細胞毒性を示すことがわかった。最後に、P2機能化プラスモニックペーパーのプランクトン細菌とバイオフィルムに対する抗菌活性を2つの基準菌株に対して試験した。グラム陽性菌とグラム陰性菌に対して、プランクトン菌に対して100％までの微生物阻害効果があることが確認されました。上記のナノプラットフォームの適切な設計と、活性抗菌ペプチドでの機能化により、様々な関連する病原体に対して抗生物質を使用しない治療法を決定するための新たな道が開かれます。

Nowadays, thanks to nanotechnological progress, which itself guides us more and more closely toward not only the efficient design of innovative nanomaterials or nanostructures, but to the improvement of their functionality, we benefit from an important asset in the battle against pathogenic illnesses. Herein, we report a versatile biocompatible plasmonic nanoplatform based on a Whatman paper incorporating positively-charged gold nanospherical particles via the immersion approach. The morphological characterization of the as-engineered-plasmonic paper was examined by SEM (scanning electron microscopy) and HRTEM (high-resolution transmission electron microscopy) investigations, while its surface chemical modification with a synthetic polypeptide, specifically RRWHRWWRR-NH2 (P2), was proved by monitoring the plasmonic response of loaded gold nanospheres and the emission signal of P2 via fluorescence spectroscopy. The as-functionalized plasmonic paper is non-cytotoxic towards BJ fibroblast human cells at bactericidal concentrations. Finally, the antimicrobial activity of the P2-functionalized plasmonic paper on both planktonic bacteria and biofilms was tested against two reference strains: Gram-positive Bacteria, i.e., and the Gram-negative Bacteria, i.e., , determining microbial inhibition of up to 100% for planktonic bacteria. In line with the above presented nanoplatform's proper design, followed by their functionalization with active antimicrobial peptides, new roads can be open for determining antibiotic-free treatments against different relevant pathogens.